Во внешней части Солнечной системы, вдали от света и тепла Солнца, все может стать немного... странным.
Там скопления камней вращаются по странным петлям, которые некоторые астрономы связывают с присутствием большой, невидимой планеты, скрывающейся на задворках Солнечной системы.
До сих пор поиски гипотетической Девятой планеты не дали никаких результатов. Этому есть множество причин, одна из которых заключается в том, что никакой планеты Девять нет и никогда не было.
Но если это так, то как объяснить орбиты? В новой работе есть потенциальное решение: инопланетная звезда.
Нет, конечно, сейчас ее там нет. Но когда-то, миллиарды лет назад, массивный объект мог пройти достаточно близко, чтобы гравитационно взбудоражить орбиты объектов во внешней части Солнечной системы, что и привело к появлению необычных орбит. Некоторые из этих внешних объектов могли даже оказаться гораздо ближе к Солнцу, и сейчас они выглядят как странные луны, захваченные планетами-гигантами.
К такому выводу пришла группа астрофизиков под руководством Сюзанны Пфальцнер из Форшунгсцентра Юлих в Германии, которая провела компьютерное моделирование, чтобы проследить, как звезды разной массы и расстояния влияют на внешнюю Солнечную систему, когда они проносятся мимо.
«Лучшее соответствие сегодняшней внешней Солнечной системе, которое мы нашли с помощью моделирования, - это звезда, которая была немного легче нашего Солнца - около 0,8 солнечной массы», - объясняет астрофизик Амит Говинд из Форшунгсцентра Юлих.
«Эта звезда пролетела мимо нашего Солнца на расстоянии около 16,5 миллиарда километров. Это примерно в 110 раз больше, чем расстояние между Землей и Солнцем, и чуть меньше, чем в четыре раза больше, чем расстояние до самой внешней планеты Нептун».
Большинство объектов внутри Солнечной системы вращается по орбите в виде более или менее плоского диска. Это реликт того, как формировалась Солнечная система: когда Солнце было вращающейся звездой-малюткой около 4,6 миллиарда лет назад, материал из окружающего его облака вращался вокруг него и питал его рост. Со временем этот вихревой материал сплющился в диск - примерно так же, как сплющивается шар теста для пиццы при вращении.
То, что Солнце не успело поглотить, превратилось в Солнечную систему со всеми планетами, астероидами и лунами. И поскольку в Солнечной системе не произошло ничего серьезного, диск стал местом, где все эти планеты, астероиды и луны более или менее сохранились.
Но внешняя часть Солнечной системы устроена иначе. Там есть рои камней, которые вращаются вокруг Солнца за орбитой Нептуна - транснептуновые объекты, или ТНО, - под удивительно наклонными углами. Некоторые из них наклонены настолько, что объект почти вращается вокруг полюсов Солнца, а не вокруг его экватора.
Эти орбиты, как отмечают некоторые ученые, соответствуют гравитационному влиянию планеты, масса которой в пять раз больше массы Земли. Но космос далеко не пуст, и хотя сейчас вблизи Солнца нет звезд, когда-то их, вероятно, было больше. Звезды обычно рождаются в облаках, где рождается множество других звезд, и начинают свою жизнь в довольно тесном окружении.
Пфальцнер и ее коллеги провели более 3000 симуляций, настраивая различные звезды и то, насколько близко они проходят мимо Солнечной системы, наблюдая за результатами и сравнивая их с известными эксцентричными орбитами скоплений TNO. И они обнаружили, что звезда чуть меньше Солнца, пролетая мимо внешней Солнечной системы, могла бы произвести те самые «высокопарные» махинации, которые происходят сегодня.
Пролет мог даже вызвать странные орбиты таких объектов, как 2008 KV42 и 2011 KT19, которые вращаются в противоположном направлении от планет, с почти перпендикулярными наклонениями. Эти объекты также ранее упоминались в исследованиях, ищущих доказательства существования Девятой планеты.
Согласно моделированию, проведенному командой, до 7,2 процента первоначальной популяции ТНО могли быть выброшены внутрь, в сторону Солнца.
«Некоторые из этих объектов могли быть захвачены планетами-гигантами в качестве лун», - говорит Саймон Портегис Зварт из Лейденского университета в Нидерландах. «Это объясняет, почему у внешних планет нашей Солнечной системы есть два разных типа лун».
Исследование далеко не окончательное. Существует множество причин, по которым мы могли не заметить Девятую планету, в том числе то, что она очень тусклая и находится очень далеко. Также возможно, что мы не оперируем достаточным количеством данных - все, что находится так далеко от Солнца, трудно разглядеть, поэтому те данные, которые у нас есть , могут быть результатом предвзятого отбора, ограниченного только тем, что мы можем увидеть с помощью нашей нынешней технологии.
Тем не менее, идея звездного пролета не является неправдоподобной, и это довольно аккуратное решение.
«Красота этой модели заключается в ее простоте», - говорит Пфальцнер. «Она отвечает на несколько открытых вопросов о нашей Солнечной системе с помощью всего одной причины».
Исследование было опубликовано в двух статьях, появившихся в Nature Astronomy и The Astrophysical Journal Letters.
Недавние исследования в области астрономии активно продолжаются, а ученые продолжают искать доказательства существования Девятой планеты, в то время как новые данные о транснептуновых объектах позволяют уточнять теории о их происхождении. В Nature Astronomy и The Astrophysical Journal Letters были опубликованы статьи, которые обсуждают новые модели движения ТНО и возможные сценарии их формирования.
